物化實(shí)驗(yàn)報(bào)告(電動(dòng)勢)

華南師范大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告專業(yè)：材料化學(xué)年級班級：12級材料化學(xué)課程名稱：物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師：林曉明實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：電導(dǎo)法測定乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速率常數(shù)原電池電動(dòng)勢的測定與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握電位差計(jì)的測定原理和原電池電動(dòng)勢的測定方法；2.加深對可逆電極、可逆電池、鹽橋等概念的理解；3.測定以下電池（I）及電池（II）的電動(dòng)勢；4.了解可逆電池電動(dòng)勢測定的應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)原理1.對消法測定原電池電動(dòng)勢原電池電動(dòng)勢不能直接用伏特計(jì)來測量，因?yàn)殡姵嘏c伏特計(jì)接通后有電流通過，在電池兩極上會(huì)發(fā)生極化現(xiàn)象，使電極偏離平衡狀態(tài)。另外，電池本身有內(nèi)阻，伏特計(jì)所量得的僅是不可逆電池的端電壓。準(zhǔn)確測定電池的電動(dòng)勢只能在無電流（或極小電流）通過電池的情況下進(jìn)行，需用對消法：原理：是在待測電池上并聯(lián)一個(gè)大小相等，方向相反的外加電勢差，這樣待測電池中沒有電流通過，外加電勢差的大小即等于待測電池的電動(dòng)勢。Ew-工作電源；EN-標(biāo)準(zhǔn)電池；EX-待測電池；R-調(diào)節(jié)電阻；RX-待測電池電動(dòng)勢補(bǔ)償電阻；RN-標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢補(bǔ)償電阻；K-轉(zhuǎn)換電鍵；G-檢流計(jì)2.原電池電動(dòng)勢的測定電池的書寫習(xí)慣是左方為負(fù)極，右方為正極。負(fù)極進(jìn)行氧化反應(yīng)，正極進(jìn)行還原反應(yīng)。如果電池反應(yīng)是自發(fā)的，則電池電動(dòng)勢為正。符號“∣”表示兩相界面，“‖”表示鹽橋。在電池中，電極都具有一定的電極電勢。當(dāng)電池處于平衡態(tài)時(shí)，兩個(gè)電極的電極電勢之差就等于該可逆電池的電動(dòng)勢。規(guī)定電池的電動(dòng)勢等于正、負(fù)電極的電極電勢之差，即：電池（I）：負(fù)極反應(yīng)：正極反應(yīng)：總反應(yīng)：銀電極的電極電勢：飽和甘汞電極的電極電勢：從上述電池的兩個(gè)電極電位可算出電池的理論電動(dòng)勢,將測定值與之比較.3.電動(dòng)勢測定的應(yīng)用——求溶液的pH值電池（II）：正極反應(yīng)：醌氫醌電極電極電勢：儀器和試劑1.實(shí)驗(yàn)儀器：SDC數(shù)字電位差計(jì)1臺、飽和甘汞電極1支、光亮鉑電極1支、銀電極1支、250mL燒杯1個(gè)、20mL小燒杯2個(gè)、U形管2個(gè)2.實(shí)驗(yàn)試劑：0.02mol·L-1的硝酸銀溶液、0.2mol·L-1的醋酸鈉溶液、0.2mol·L-1的醋酸溶液、飽和氯化鉀溶液、醌氫醌晶體、硝酸鉀、瓊脂實(shí)驗(yàn)步驟制備鹽橋在250mL燒杯中，加入100mL蒸餾水和3g瓊脂，蓋上表面皿，放在石棉網(wǎng)上用小火加熱至近沸，繼續(xù)加熱至瓊脂完全溶解。然后加入40g硝酸鉀，充分?jǐn)嚢枋瓜跛徕浲耆芙夂螅脽嵊玫喂軐⑺嗳敫蓛舻腢形管中，兩端要裝滿，中間不能有氣泡，靜置待瓊脂凝固后便可使用。制備好的鹽橋不使用時(shí)應(yīng)浸入飽和硝酸鉀溶液中，防止鹽橋干涸。組合電池（1）取一20mL小燒杯洗凈后，用數(shù)毫升0.02molL-1的硝酸銀溶液連同銀電極一起淌洗，然后裝此溶液至燒杯的2/3處，插入銀電極，用硝酸鉀鹽橋與飽和甘汞電極連接構(gòu)成電池。（2）另取一20mL小燒杯，洗凈后用數(shù)毫升0.2molL-1的ＨＡc與0.2molL-1的NaAc的混合溶液連接同鉑電極一起淌洗，然后裝此混合液至燒杯的2/3處，加入少量醌氫醌粉末，用干凈的小玻棒攪勻使之溶解，但仍保持溶液中含少量固體，然后插入光亮鉑電極，架上鹽橋與飽和甘汞電極組成電池。測定電池的電動(dòng)勢（1）根據(jù)Nernst公式計(jì)算實(shí)驗(yàn)溫度下電池（I）、（II）的電動(dòng)勢理論值。（2）正確接好測量電池（I）的線路。用SDC數(shù)字電位差計(jì)測量電池（I）的電動(dòng)勢。每隔2分鐘測一次，共測三次。（3）同法，用SDC數(shù)字電位差計(jì)測量電池（II）的電動(dòng)勢，要測至平衡時(shí)為止。（4）測量完畢后，倒去兩個(gè)小燒杯的溶液，洗凈燒杯的溶液。鹽橋兩端淋洗后，浸入硝酸鉀溶液中保存.五、實(shí)驗(yàn)記錄及數(shù)據(jù)處理室溫：17.8℃氣壓：1025.5hPa表一：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表電池（I）測定記錄溫度/℃測定值/V測定平均值/V理論計(jì)算值/V相對誤差一次二次三次250.5463010.462780.462290.4904570.470144.32%350.457120.456930.46750.4605170.466941.45%絕對誤差相對誤差根據(jù)上式便可算出25℃及35℃的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)電池（II)測定記錄溫度/℃2535電動(dòng)勢/V測定值時(shí)間/min00.194310.1841020.194010.1838840.193830.1837160.193740.1835680.193670.18350100.193490.18345120.193470.18328140.193460.18328160.193460.18328pH值利用測得的電動(dòng)勢求得的溶液的pH值8.408.0理論值由醌氫醌電極電極電勢：電動(dòng)勢法測定化學(xué)反應(yīng)的：在恒溫恒壓可逆的條件下，電池所作的電功是最大有用功。利用對消法測定電池的電動(dòng)勢，即可獲得相應(yīng)的電池反應(yīng)的自由能改變值：根據(jù)吉布斯－亥姆霍茲公式，有式中n為電極反應(yīng)中電子的計(jì)量系數(shù)，F(xiàn)為法拉第常數(shù)，E為電池的電動(dòng)勢。六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)為使極化影響降到最小，測量前可初步估算被測電池的電動(dòng)勢大小，以便在測量時(shí)能迅速找到平衡點(diǎn)；制備電極時(shí)，防止將正負(fù)接錯(cuò)；甘汞電極使用時(shí)請將電極帽取消，用完后用氯化鉀溶液浸泡；制備鹽橋時(shí)，灌注速度要掌控好，不能留下氣泡；實(shí)驗(yàn)中的液體廢物不能直接倒入下水道，要倒入廢液缸，以便集中處理。在測量電池電動(dòng)勢時(shí)，盡管采用的是對消法，但是在對消點(diǎn)前，測量回路將有電流通過，所以在在測量過程中不能使測量回路一直聯(lián)通，否則回路中將一直有電流通過，電極就會(huì)產(chǎn)生極化，溶液的濃度也會(huì)發(fā)生變化，測得的就不是可逆電池電動(dòng)勢，所以應(yīng)接通一下調(diào)一下，直至平衡。七、提問與思考1.為何測電動(dòng)勢要用對消法？對消法的原理是什么？答：原電池電動(dòng)勢不能直接用伏特計(jì)來測量，因?yàn)殡姵嘏c伏特計(jì)接通后有電流通過，在電池兩極上會(huì)發(fā)生極化現(xiàn)象，使電極偏離平衡狀態(tài)。另外，電池本身有內(nèi)阻，伏特計(jì)所量得的僅是不可逆電池的端電壓。準(zhǔn)確測定電池的電動(dòng)勢只能在無電流（或極小電流）通過電池的情況下進(jìn)行，需用對消法：原理：是在待測電池上并聯(lián)一個(gè)大小相等，方向相反的外加電勢差，這樣待測電池中沒有電流通過，外加電勢差的大小即等于待測電池的電動(dòng)勢。2.測電動(dòng)勢為何要用鹽橋？如何選用鹽橋以適合不同體系？答：對于雙液電池電動(dòng)勢的測定需用鹽橋消除液體接通電勢。

（2）選擇鹽橋中電解質(zhì)的要求是：①高濃度（通常是飽和溶液）；②電解質(zhì)正、負(fù)離子的遷移速率接近相等；③不與電池中的溶液發(fā)生反應(yīng)。具體選擇時(shí)應(yīng)防止鹽橋中離子與原電池溶液中的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，如原電池溶液中含有能與Cl-作用而產(chǎn)生沉淀的Ag+、Hg離子或含有能不K+離子作用的ClO－離子，則不可使用KCl鹽橋，應(yīng)選用KNO3或NH4NO3鹽橋3.使用醌氫醌電極的限制條件得什么？答：醌氫醌電極在pH>8.5以上的介質(zhì)中電極電勢不穩(wěn)定，在有其他氧化劑或還原劑存在時(shí)會(huì)引起誤差，故僅能用于弱酸或弱堿性溶液，不能用于強(qiáng)堿性溶液的測定。如果測量過程中，檢零指示呈溢出符號，試從接線上分析可能是什么原因？答：